Hyđrô có thể đóng một vai trò quan trọng trong nỗ lực của chúng tôi để loại bỏ nhiên liệu hóa thạch, nhưng để sản xuất nó theo cách thân thiện với môi trường thì cần một lượng lớn nước. Hiện các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật mới giúp tạo ra nhiên liệu hydro từ không khí loãng ở ngay cả những vùng khí hậu khô hạn nhất.
Trong khi năng lượng tái tạo và công nghệ pin đang đạt được những bước tiến lớn trong việc khử cacbon trong các lĩnh vực năng lượng và vận tải, hydro cũng có thể là một phần quan trọng của hỗn hợp năng lượng. Nó có thể được đốt cháy giống như nhiên liệu thông thường, nhưng sản phẩm phụ duy nhất mà nó thải ra là nước. Nó có mật độ năng lượng tốt, khiến nó trở thành một giải pháp đầy hứa hẹn cho các ứng dụng có yêu cầu nghiêm ngặt về trọng lượng như hàng không và nó cũng có thể là một cách hữu ích để lưu trữ năng lượng trong thời gian dài hơn.
Nhưng nhiên liệu hydro thân thiện với môi trường như thế nào phụ thuộc rất nhiều vào cách nó được sản xuất. Ngày nay, phần lớn được gọi là “hydro xám”, được tạo ra từ nhiên liệu hóa thạch và dẫn đến phát thải khí nhà kính đáng kể. Để hydro góp phần vào quá trình khử cacbon, chúng ta cần chuyển sang “hydro xanh” được sản xuất bằng các máy điện phân tách nước thành hydro và oxy bằng cách sử dụng năng lượng tái tạo.
Một thách thức là nhiều nơi có nguồn năng lượng tái tạo tốt nhất phải vật lộn với tình trạng khan hiếm nước. Nhưng giờ đây các nhà nghiên cứu từ Đại học Melbourne ở Úc đã phát triển một kỹ thuật mới có thể tạo ra nhiên liệu hydro từ hơi ẩm hấp thụ từ không khí. Hơn nữa, nó hoạt động ngay cả khi độ ẩm thấp hơn độ ẩm được tìm thấy ở các sa mạc khô hạn nhất thế giới.
“Khả năng sử dụng độ ẩm từ không khí làm cho mô-đun DAE [máy điện phân không khí trực tiếp] này có thể áp dụng trong các môi trường từ xa, khô cằn và bán khô hạn nơi khả năng tiếp cận với nước ngọt là một vấn đề lớn”, Gang Kevin Li nói với Newsweek. "Hầu hết các khu vực trên trái đất có tiềm năng năng lượng mặt trời và gió cao đều thiếu nước ngọt."
Tiếp cận với nước sẽ là một mối quan tâm lớn nếu sản xuất hydro xanh được tăng lên đáng kể. Trong một giấy trong Nature Communications, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng hơn một phần ba hành tinh là khô hạn hoặc bán khô hạn, và có sự chồng chéo đáng kể giữa các khu vực khan hiếm nước và những khu vực có tiềm năng năng lượng mặt trời và gió lớn nhất.
Tuy nhiên, ngay cả ở những vùng khí hậu khô hạn nhất, vẫn có một lượng hơi ẩm đáng kể trong không khí. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng ngay cả ở những nơi như sa mạc Sahel, độ ẩm tương đối trung bình vẫn là khoảng 20 phần trăm. Vì vậy, họ bắt đầu tìm cách sử dụng nguồn nước chưa được khai thác này để sản xuất hydro.
Thiết bị của họ bao gồm một bộ phận thu hoạch nước chứa một miếng bọt biển ngâm trong chất lỏng hút nước có thể hút ẩm từ không khí. Ở hai bên của hồ chứa này là các điện cực có thể được cung cấp bởi bất kỳ nguồn năng lượng tái tạo nào. Khi có dòng điện chạy qua mạch, nước bị phân tách thông qua quá trình điện phân thành các nguyên tử oxy và hydro, sau đó có thể thu được dưới dạng khí.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiết bị này có thể chạy hiệu quả trong 12 ngày liên tục và tạo ra hydro với độ tinh khiết 99%. Hơn nữa, thiết bị tiếp tục hoạt động trong điều kiện độ ẩm tương đối thấp tới bốn phần trăm.
Để kiểm tra tiềm năng trong thế giới thực của nó, nhóm nghiên cứu đã lắp đặt song song 745 bộ điện phân và đặt chúng bên ngoài, nơi chúng được cung cấp năng lượng bởi một tấm pin mặt trời. Thiết lập đã có thể tạo ra trung bình 197 lít (XNUMX gallon) hydro trên một mét vuông mỗi ngày.
Đó là khoảng một nửa số lượng mà một máy điện phân thông thường, dùng nước sẽ tạo ra trong các điều kiện môi trường tương tự, Simon Bennett từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế nói với New Scientist, nhưng không tệ đối với một thiết bị chạy bằng độ ẩm.
Một vấn đề chính mà nhiên liệu hydro phải đối mặt là thực tế là cơ sở hạ tầng để phân phối nó rất khác so với cơ sở hạ tầng được sử dụng cho nhiên liệu hóa thạch ngày nay, thường đòi hỏi áp suất cao và thậm chí lưu trữ đông lạnh. Như Li đã chỉ ra Newsweek, một thiết bị như thế này cho phép sản xuất hydro ở mọi nơi có thể giúp phân phối sản xuất, có thể giải quyết một số vấn đề này.
Tuy nhiên, hiện tại, rào cản lớn nhất đối với hydro xanh là chi phí. Cho đến khi công nghệ máy điện phân giảm giá và trở nên hiệu quả hơn, hydro không có khả năng cạnh tranh với nhiên liệu truyền thống, cho dù nó được tạo ra từ không khí loãng hay không.
Ảnh: Gerd Altmann từ Pixabay
